Altera基于MIPS软式核心处理器的FPGA的五问五答

2011-07-22 19:54:22来源: 互联网
   

Q1: 日前Altera与MIPS推出业界第一款的软式核心处理器的FPGA,请谈谈此一产品对于处理器IP与FPGA产业的意义为何?

A1:SoC FPGA时代已经来临。在经济(更高的研发成本)、技术(过渡到并行和多内核处理,以及FPGA向前沿新工艺技术的发展)和市场(CPU体系结构的统一,以及FPGA在嵌入式系统中日益广泛的应用等)等重要因素的推动下,这些器件达到了关键点。
 
    最新推出的MP32是业界的第一款100% MIPS2.0体系结构兼容软核处理器,它针对Altera FPGA进行了优化。MP32处理器采用了MIPS软件和工具辅助系统,支持用户使用WindRiver VxWorks实时操作系统和Wind River工作台软件开发套装。我们相信,这可以帮助用户利用丰富的软件和工具MIPS辅助系统,以及Altera的嵌入式知识产权(IP)内核以及Qsys系统集成流程,定制开发其嵌入式系统。MP32还加速了高度集成的低成本、低功耗MIPS定制嵌入式系统的开发。
 
    Altera在嵌入式系统上进行了多年的创新投入后,已经启动了“嵌入式计划”,目的是建立一个基于一种FPGA设计流程方法的多家供应商、多CPU体系结构SoC FPGA平台。FPGA设计流程方法可以用作多种SoC FPGA的基础,以及使用软核CPU和其它软核IP的SoC解决方案。可以从Altera获得ARM A9 (硬核)、ARMM1 (软核)、MIPS (软核)、Freescale (软核)和Nios II (软核) CPU,而Atom E6X5C可配置处理器由Intel提供。这种集成方法在一种FPGA体系结构和设计流程中统一了三种主要的CPU体系结构以及最流行的基于FPGA的软核CPU。这种方法实现了平台效应,促进了这一平台以及支持CPU及其辅助支撑系统的增长和发展。

Q2: 由于Altera在产品蓝图规划上,各自具备ARM与MIPS的处理器核心,请谈谈这两者的差异性为何?
 
A2:基于ARM的硬核嵌入式ARM处理器与MP32等软核处理器的不同是多方面的:相对于要使用的FPGA器件,软核实现方法是最灵活的。以MP32和Nios II为例,用户根据最终系统的性能和资源需求,在FPGA器件中选择使用这类嵌入式处理器,这些FPGA包括我们的低成本Cyclone FPGA,以及高性能Stratix器件等。而且,如果需要进一步增强处理能力,只要逻辑密度支持,用户可以在FPGA或者HardCopy ASIC器件中尽可能多的置入软核处理器。
 
    Altera SoC FPGA体系结构在ARM-Cortex A9子系统中将含有多种硬核IP,以及高性能多端口存储器控制器,以提高存储器带宽。FPGA和CPU子系统之间的宽带低延时互联将支持高性能应用和高效的FPGA硬件加速。高级内部交换架构将支持高效的数据吞吐量,以及高效能在系统观察和调试。
 

Q3: 此次软式核心的FPGA的推出,预计何时量产?会被先应用在何种应用市场?
 
A3:MP32是可以下载的软核处理器,现在能够进行评估,并可以购买,由我们的合作伙伴System Level Solutions有限公司(SLS)进行代理。关于MP32处理器及其详细规范的更多信息,请访问SLS网站:http://www.slscorp.com/pages/mp32.php。医疗成像和通信市场的前沿企业目前已经开始大批量采用MP32。
 
    MP32处理器实际上有广泛的市场应用领域,例如,用户发现集成传统MIPS微处理器和FPGA有很大的优势:
 
a) 产品更迅速面市——MP32处理器继承了多种IP内核的优势,支持嵌入式处理、协议、存储器控制以及包括视频、DSP和网络在内的应用。用户确实可以充分发挥整个MIPS辅助系统的优势。而且,用户可以轻松的重复使用自己的IP,这节省了开发定制应用的时间,减少了这方面的投入。
 
b) 系统集成效率——我们的设计流程基于Qsys系统集成工具,最新版Quartus II设计软件提供这一工具。Qsys自动生成互联逻辑,连接IP功能和子系统。采用MP32,用户可以利用大量的MIPS辅助系统,使用自己熟悉的工具,进一步缩短了设计时间!
 
c) 提高系统性能——MP32是软核处理器,因此,用户可以尽可能多的使用MP32处理器,只要能够在所选择的FPGA器件中置入它们既可,每个处理器完成专用功能。通过使用多个处理器,您进一步提高了性能。现在,MP32针对我们的FPGA进行了优化。
 
d) 充分利用已有的软件投入——MP32处理器与MIPS 2.0体系结构100%兼容,因此,在用户的定制应用中,用户可以重新使用为自己的MIPS处理器编写的软件。他们需要做的是为MP32处理器重新编译代码。
 
e) 利用VxWorks RTOS支持来缩短软件开发时间——使用Workbench,Wind River为我们的Stratix III开发套件开发了电路板支持包。VxWorks提供了很多实用的软件和中间件,用户可以在自己的最终应用中重新使用它们。
 
Q4: 此款软式核心的FPGA推出,有加上Wind River的协助,请谈谈贵公司与Wind River的合作状况,此外,Altrea也有与英特尔的Atom有所整合,这是否会有加乘效果,最主要的效益为何?
 
A4:在过去十多年中,我们清楚的认识到CPU体系结构将统一为:ARM、MIPS、PowerPC和x86。这种统一趋势的主要原因在于软件特性和功能重用。对于用户,不需要投入大量的时间和精力在不同的操作系统中重新编写已有代码,而是能够在新设计中轻松导入并重新使用这类代码,这对于设计人员而言是非常重要的。Altera的策略是与软件和CPU体系结构业界的领先者合作,为用户提供最好的产品。
 

Q5: Altera与Xilinx同时在28奈米产品线分别导入处理器核心IP,您认为未来双方公司的产品蓝图是否会有冲突?还是会有不同的应用区隔?
 
A5:我们认为在这一领域展开竞争是好事情,这将为用户带来更好的产品和解决方案。虽然我们无法对公司的未来规划和发展路线做出评论,但是,对Altera而言,我们通过一个FPGA设计流程支持多款业界最好的嵌入式处理器,包括:
 
Altera: Nios II处理器
 
    采用世界上最通用的嵌入式处理器——Nios II,在您应用中完美的结合外设、存储器接口和硬件加速器。其丰富的功能在您的定制芯片系统(SoC)应用中实现了前所未有的实时控制。

ARM: Cortex-M1
 
    ARM Cortex-M1处理器满足了Altera FPGA应用的高质量标准处理器体系结构需求,帮助您为每一工程选择最佳实现方法。
 
Freescale: V1 ColdFire

    小封装V1 ColdFire内核设计用于入门级32位应用。它提高了系统利用率,降低了功耗,性能是8位MCU的十倍以上。
 
Intel: E6xx
 
    Intel Atom处理器E6x5C系列具有在多芯片封装中含有Intel Atom处理器E6xx系列以及Altera FPGA的优势。这样,您能够更灵活的采用专用I/O,突出您的设计优势,迅速适应需求的变化。

MIPS: MP32
 
    MP32处理器是支持流行的VxWorks操作系统的业界第一款也是唯一一款100%兼容MIPS的软核处理器。您可以重新使用软件代码和知识产权(IP)内核,还包括您自己的内核,流畅的开发您的定制应用,提高性能。
 
    通过这些非常全面的方法,我们相信能够在效能、成本效率、灵活性以及产品及时面市等方面满足用户的多种需求。

关键字:FPGA  MIPS  SoC  Cortex

编辑:北极风 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/FPGA/2011/0722/article_2333.html
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北京航空航天大学教授,国内最早从事复杂数字逻辑和嵌入式系统设计的专家。

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